一种新型模块化谐振式直流变换拓扑制造技术

本发明专利技术公开了一种新型模块化谐振式直流变换拓扑，包括电源、整流电路和输出电路、N

【技术实现步骤摘要】
一种新型模块化谐振式直流变换拓扑


[0001]本专利技术涉及电力电子直流功率变换
，尤其是涉及一种新型模块化谐振式直流变换拓扑。

技术介绍

[0002]谐振式直流变换器作为目前最流行的高频隔离型直流变换器，具有软开关、功率密度高和效率高等优势，进而广泛应用在电动汽车充电器、可再生能源发电以及通讯系统供电等领域中。
[0003]由于受到半导体功率器件的工艺限制，功率半导体器件的电压和电流承受能力有限，现阶段单个直流变换模块难以直接满足高压大电流的应用需求，因此通常采用模块化组合拓扑以减小模块电源中功率器件的电压和电流应力，来满足高压大电流的应用需求，但现阶段大部分模块化组合的直流变换拓扑中的控制策略较为单一，且对运行过程中的模块间的电压、电流的均衡机制及控制方法缺乏进一步的研究。
[0004]因此，一种能够实现自主均压和均流功能的新型模块化谐振式直流变换拓扑亟待研究。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的不足之处，本专利技术提供了一种新型模块化谐振式直流变换拓扑，该拓扑可以实现自主均压均流，解决了现有技术中模块化组合的直流变换拓扑中的控制策略单一，且无法保证模块间的电压、电流的均衡的问题。
[0006]本专利技术提供了一种新型模块化谐振式直流变换拓扑，包括电源、输入电容、飞跨电容、谐振式DC
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DC电路、变压器、整流电路和输出电路；
[0007]所述输入电容、所述谐振式DC
‑
DC电路和所述变压器的数量均为N个，所述飞跨电容的数量为N
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1个，其中，N为大于1的正整数；
[0008]每一所述变压器的原边分别通过所述谐振式DC
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DC电路与所述输入电容电连接；
[0009]N个所述输入电容串联连接后接入所述电源的正负极；
[0010]所述飞跨电容串联连接在相邻的两个所述谐振式DC
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DC电路之间；
[0011]N个所述变压器的副边串联连接后，通过所述整流电路与所述输出电路的输入端电连接。
[0012]可选的，所述谐振式DC
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DC电路包括开关电路和LLC谐振电路，所述开关电路包括串联连接的第一开关管和第二开关管，所述LLC谐振电路的输入端与所述第一开关管的源极电连接，所述LLC谐振电路的输出端与所述第二开关管的源极电连接，每一所述飞跨电容的两端分别与相邻的两个所述谐振式DC
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DC电路中所述第一开关管的源极电连接。
[0013]可选的，所述LLC谐振电路包括依次串联连接的谐振电感、谐振电容和励磁电感，其中，所述谐振电感的输入端与所述第一开关管的源极电连接，所述励磁电感的输出端与所述第二开关管的源极电连接，所述励磁电感与所述变压器的原边并联连接。
[0014]可选的，所述整流电路为全波整流电路或全桥整流电路。
[0015]可选的，所述全桥整流电路包括并联连接的第一支路和第二支路，所述第一支路包括串联连接的第一二极管和第二二极管，所述第二支路包括串联连接的第三二极管和第四二极管，N个所述变压器的副边串联连接后的第一端与所述第一二极管的阳极电连接，N个所述变压器的副边串联连接后的第二端与所述第四二极管的阴极电连接。
[0016]可选的，当每一所述开关电路中的所述第一开关管被配置为连通状态时，所述第一二极管和所述第四二极管同时处于导通状态；
[0017]当每一所述开关电路中的所述第二开关管被配置为连通状态时，所述第二二极管和所述第三二极管同时处于导通状态。
[0018]可选的，所述第一开关管与所述第二开关管的型号相同；所述第一二极管、所述第二二极管、所述第三二极管和所述第四二极管的型号相同。
[0019]可选的，所述第一开关管和所述第二开关管为功率金属
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氧化物半导体场效应晶体管。
[0020]可选的，所述输出电路包括滤波电路和负载，其中，所述滤波电路包括滤波电容，所述滤波电容和所述负载并联连接在所述整流电路的输出端上。
[0021]本专利技术提供的新型模块化谐振式直流变换拓扑，能够实现直流功率变换，其输入与输出均为直流电压，采用高频变压器使得输入电压与输出电压之间实现电气隔离，具有较广的适用范围；整体采用模块化串联的拓扑结构，便于根据变换器的规格实现对变换器的定制，并且能够减小开关管等器件的电压电流应力，有助于降低变换器的成本、提高效率；同时通过加入飞跨电容实现自主均压，并通过副边变压器的串联连接实现自主均流，解决了模块化谐振变换器中模块之间的电压和电流均衡控制的问题。
[0022]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0023]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0024]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0025]图1为本申请的实施例提供的新型模块化谐振式直流变换拓扑电路结构示意图；
[0026]图2为本申请的实施例提供的新型模块化谐振式直流变换拓扑的等效电路图；
[0027]图3为本申请的实施例提供的新型模块化谐振式直流变换拓扑处于模态1时的等效电路图；
[0028]图4为本申请的实施例提供的新型模块化谐振式直流变换拓扑处于模态2时的等效电路图；
[0029]图5为本申请的实施例提供的新型模块化谐振式直流变换拓扑处于模态1时开关电路的换流路径示意图；
[0030]图6为本申请的实施例提供的新型模块化谐振式直流变换拓扑处于模态2时开关电路的换流路径示意图；
[0031]图7为本申请的实施例提供的新型模块化谐振式直流变换拓扑处于模态1时换流路径示意图；
[0032]图8为本申请的实施例提供的新型模块化谐振式直流变换拓扑处于模态2时换流路径示意图；
[0033]图9为本申请的实施例提供的新型模块化谐振式直流变换拓扑仿真的波形原理图；
[0034]图10为本申请的实施例提供的新型模块化谐振式直流变换拓扑仿真的输出电压；
[0035]图11为本申请的实施例提供的新型模块化谐振式直流变换拓扑仿真的输入电容电压；
[0036]图12为本申请的实施例提供的新型模块化谐振式直流变换拓扑仿真的谐振电流波形；
[0037]Resonant DC
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DC Module、谐振式DC
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DC电路；Vin、输入电压；Vout、输出电压；Lr、谐振电感；Cr1，Cr2、谐振电容；Lm1，Lm2、励磁电感；Cin1，Cin2，Cin3、输入电容；Cf1，Cf2、飞跨电容；Do1、第一二极管；Do2、第二二极管；Do3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型模块化谐振式直流变换拓扑，其特征在于，包括电源、输入电容、飞跨电容、谐振式DC
‑
DC电路、变压器、整流电路和输出电路；所述输入电容、所述谐振式DC
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DC电路和所述变压器的数量均为N个，所述飞跨电容的数量为N
‑
1个，其中，N为大于1的正整数；每一所述变压器的原边分别通过所述谐振式DC
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DC电路与所述输入电容电连接；N个所述输入电容串联连接后接入所述电源的正负极；所述飞跨电容串联连接在相邻的两个所述谐振式DC
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DC电路之间；N个所述变压器的副边串联连接后，通过所述整流电路与所述输出电路的输入端电连接。2.根据权利要求1所述的新型模块化谐振式直流变换拓扑，其特征在于，所述谐振式DC
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DC电路包括开关电路和LLC谐振电路，所述开关电路包括串联连接的第一开关管和第二开关管，所述LLC谐振电路的输入端与所述第一开关管的源极电连接，所述LLC谐振电路的输出端与所述第二开关管的源极电连接，每一所述飞跨电容的两端分别与相邻的两个所述谐振式DC
‑
DC电路中所述第一开关管的源极电连接。3.根据权利要求2所述的新型模块化谐振式直流变换拓扑，其特征在于，所述LLC谐振电路包括依次串联连接的谐振电感、谐振电容和励磁电感，其中，所述谐振电感的输入端与所述第一开关管的源极电连接，所述励磁电感的输出端与所述第二开关管的源极电连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广地，杨东升，周博文，王迎春，罗艳红，金硕巍，张智博，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：